引水式水電站布置調(diào)壓室結(jié)構(gòu)設(shè)計說明書

1、摘 要烏溪江水電站座落于浙江省烏溪江，湖南鎮(zhèn)，屬于梯級開發(fā)電站，根據(jù)地形要求，其開發(fā)方式為有壓引水式。壩區(qū)地質(zhì)條件較好，主要建筑物（砼非溢流壩），泄水建筑物（砼溢流壩），引水建筑物（有壓引水遂洞，調(diào)壓室），地面廠房。239.0m（千年一遇），相應(yīng)的下泄流量4800.0m3/s；校核洪水位240.8m（萬年一遇），相應(yīng)的下泄流量8510.0m3/s；正常擋水位230.00m.本設(shè)計確定壩址位于山前巒附近，非溢流壩壩頂高程242.2m。壩底高程115m。最大壩高127.2m。上游壩坡為折坡，折坡度1：0.1，下游壩坡坡度1：0.763，溢流壩堰頂高程228.66m。引水遂洞進口位于壩址上游凹口處，

2、遂洞全長L=1140.0m。洞徑D=10.0m，調(diào)壓室位于廠房上游228右處，高程251m的山巒上，型式為差動式調(diào)壓室。廠房位于下游荻青位置。設(shè)計水頭 m，裝機容量36.0萬kw=18.0萬kw，主廠房凈寬 m，總長 m。水輪機安裝高程124.35m，發(fā)電機層與裝配場層同高，其高程為 m（比下游校核洪水位高 m）。廠房附近布置開關(guān)站，主變等。受地形限制，尾水平臺兼作公路用，壩址與廠區(qū)通過盤山公路連接，形成樞紐體系。另外，本設(shè)計還專門對調(diào)壓室進行水利計算和結(jié)構(gòu)計算。由此可見，本設(shè)計是合理可行的Abstract The Wuxijiang hydropower station is located

3、 in HuNan Town in ZheJiang province ,which belongs to a chain of exploitation .According to the demand of topographic form ,I choose diversion hydropower station . The geology condition is good .The main construction conclude the water retaining structure (the concrete non over-fall dam) ,the releas

4、e works (the concrete overfall dam) ,the diversion structure (pressure seepage tunnel ,the surge-chamber ) ,and the surface power station .The design water level is 237.5m ,its corresponding flow amount is 5400m3/s .The check level is 239.0m ,its corresponding flow is 9700m3/s .The regular water ret

5、aining level is 231.0m .The dam site is near the former saddle .The crest elevation of the non-over-fall dam is 239.5m ,and the base elevation is 115.0m ,The max height of the dam is 124.5 m ,The upstream dam slope is 1:0.1 ,the downstream dam slop is 1:0.8 ,the spillway crest elevation is 221.81m .

6、The inducer of the seepage tunnel is located at the recess place ,The length of tunnel is 1138.8 m ,the diametric of which is 8 m .The surge-chamber is located at the mountain , which is about 221.81m from the work shop building and is type is differential motion.The workshop building is located at

7、downstream ,the design level of the turbine is 94.6 m , the equipped capacitor is 17104kW ,the clean width is 18.98 m , its whole length is 68.6 m . The fix level of the turbine is 115.8 m , and the height of dynamo is 126.455m . Near the workshop building , there are switch station and the main tra

8、nsformer and so on .addition, the design of the surge tank devoted to the calculation of water and structural calculations. It can be seen that the design is reasonable and feasible目錄摘 要Abstract目錄第一章 設(shè)計基本資料1.1地理位置1.2水文氣象水文條件氣象條件1.3工程地質(zhì)1.4交通狀況1.5控制數(shù)據(jù)第二章 樞紐布置、擋水及泄水建筑物2.1樞紐布置樞紐布置形式壩軸線選擇2.2擋泄水建筑物壩頂高程確定擋

9、水建筑物基本剖面實用剖面2.3穩(wěn)定及應(yīng)力設(shè)計洪水位壩底斷面折坡面校核校核洪水位2.4泄水建筑物堰頂高程溢流壩實用剖面設(shè)計應(yīng)力及穩(wěn)定設(shè)計洪水位校核洪水位2.5壩內(nèi)構(gòu)造壩頂結(jié)構(gòu)非溢流壩溢流壩壩體分縫給縫2.6地基處理2.7溢流壩消能防沖第三章 水能規(guī)劃3.1特征水頭的選擇3.2水輪機選型比較方案方案方案比較水輪機安裝高程3.3蝸殼尺寸計算3.4尾水管尺寸計算3.5調(diào)速系統(tǒng)第四章 水電站引水建筑物4.1隧洞整體布置水平方向垂直方向4.2細部構(gòu)造隧洞洞徑隧洞進口段攔污柵閘門斷面尺寸進口高程計算壓力管道設(shè)計第五章 發(fā)電機第六章 主廠房尺寸及布置6.1主廠房長度確定長度裝配場長度主廠房長度L0寬度6.2各

10、層高程確定發(fā)電機定子安裝高程發(fā)電機層樓板高程裝配場層高程軌道面高程廠房頂高程6.3起重設(shè)備6.4廠區(qū)布置第七章 專題部分調(diào)壓室7.1調(diào)壓室功用7.2托馬斷面計算7.3涌浪計算簡單式調(diào)壓室阻抗式調(diào)壓室7.2.3.差動式調(diào)壓室7.3結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)力計算配筋參考文獻結(jié)語第一章 設(shè)計基本資料1.1地理位置烏溪江屬衢江支流，發(fā)源于閩、浙、贛三省交界的仙霞嶺，于衢縣樟樹潭附近流入衢江，全長170公里，流域面積2623平方公里。 流域內(nèi)除黃壇口以下屬衢江平原外，其余均屬山區(qū)、森林覆蓋面積小，土層薄，地下滲流小，沿江兩岸巖石露頭，洪水集流迅速，從河源至黃壇口段，河床比降為1/1000，水能蘊藏量豐富。1.2水文氣

11、象水文條件湖南鎮(zhèn)壩址斷面處多年平均徑流量為83.0m3/s。表1-1 壩址斷面處山前巒水位流量關(guān)系曲線水位（m）122.71123.15123.5124.04125.4126.6128.5流量（m3/s）105010020050010002000水位（m）130.1132.6135.3137.6139.8141.8流量（m3/s）300050007500100001250015000表1-2電站廠房處獲青水位流量關(guān)系曲線水位（m）115115.17115.39115.57115.72115.87116流量（m3/s）1020406080100120水位（m）116.13116.25116.37

12、116.47117.05117.9118.5流量（m3/s）1401601802004007001000水位（m）119.45120.3121.97123.2125.65127.8129.8流量（m3/s）15002000300040006000800010000氣象條件烏溪江流域?qū)俑睙釒Ъ撅L(fēng)氣候，多年平均氣溫10.4，月平均最低氣溫4.9，最高氣溫28；7、8、9月份會受臺風(fēng)過境影響，時有臺風(fēng)暴雨影響。1.3工程地質(zhì)本工程曾就獲青、項家、山前巒三個壩址進行地質(zhì)勘測工作，經(jīng)分析比較，選用了山前巒壩址。山前巒壩址河谷狹窄，河床僅寬110m左右，兩岸地形對稱，覆蓋層較薄，厚度一般在0.5m 以下，

13、或大片基巖出露，河床部分厚約24m。巖石風(fēng)化普遍不深，大部分為新鮮流紋斑巖分布，局部全風(fēng)化巖層僅1m左右，半風(fēng)化帶厚約212m，壩址地質(zhì)構(gòu)造條件一般較簡單，經(jīng)壩基開挖僅見數(shù)條擠壓破碎帶，產(chǎn)狀以西北和北西為主，大都以高傾角發(fā)育，寬僅數(shù)厘米至數(shù)十厘米。壩址主要工程地質(zhì)問題為左岸順坡裂隙、發(fā)育，差不多普及整個山坡，其走向與地形地線一致，影響邊坡巖體的穩(wěn)定性。壩址地下水埋置不深，左岸為1126m，右岸1534m。巖石透水性小，相對抗水層（條件吸水量0.01L/dm）埋深不大，一般在開挖深度范圍內(nèi)，故壩基和壩肩滲透極微，帷幕灌獎深度可在設(shè)計時根據(jù)揚壓力對大壩的影響考慮選用。壩址的可利用基巖的埋置深度，在

14、岸1012m，右岸69m，河中68m，壩體與壩基巖石的摩擦系數(shù)采用0.68。引水建筑物沿線為流紋斑巖分布。巖石新鮮完整，地質(zhì)條件良好。有十余條擠壓破碎帶及大裂隙，但寬度不大，破碎程度不嚴重。廠房所在位置地形陡峻，覆蓋極薄，基巖大片出露，巖石完整，風(fēng)化淺，構(gòu)造較單一。有兩小斷層，寬0.50.8m，兩岸巖石完好。本區(qū)地震烈度小于6度。1.4交通狀況壩址至衢縣的交通依靠公路，衢縣以遠靠浙贛鐵路。1.5控制數(shù)據(jù)a .校核洪水位：240.8m，校核最大洪水下泄流量8510.0m3/s.b .設(shè)計洪水位：239.0m，設(shè)計洪水最大下泄流量4800.0m3/sc .設(shè)計蓄水位：232.5md .設(shè)計低水位：

15、192.0me .裝機容量： 36.0萬kw第二章 樞紐布置、擋水及泄水建筑物2.1樞紐布置樞紐布置形式因壩址附近河道蜿蜒曲折，多年平均徑流量83.0m3/s，較小；河床坡度比降1/1000，故根地形條件選用有壓引水式地面廠房方案。上游山前巒斷面布置擋水建筑物及泄水建筑物，大壩右岸上游約150m處有天然凹口，在此布置引水隧洞進水口。下游獲青處布置地面廠房，開關(guān)站等建筑物，具體位置見樞紐布置圖。壩軸線選擇根據(jù)已知資料，山前巒壩址地形圖，選擇兩條壩軸線。a線沿東西向與河道垂直，縱坐標(biāo)76341，b線也沿東西向，縱坐標(biāo)76370。a線總長462m，穿過左岸部分裂隙；b線總長470m，避開左岸裂隙。由

16、于壩軸線較短，穿過裂隙不多可作地基處理故選擇a 線方案。2.2擋泄水建筑物壩頂高程確定根據(jù)水電站裝機20.8萬kw，水庫總庫容2043.54108m3，取工程規(guī)模為大（1）型，主要建筑物級別：1級，次要建筑物：2級，臨時建筑物：4級。壩頂超出靜水位高度hh = 2hl+ho+hc (2-1)2hl累計頻率為1%的波浪涌高（m）ho波浪中線高出靜水位高度（m）hc取決于壩的級別和計算情況的安全超高（m）根據(jù)查資料，采用計算風(fēng)速V0 =14.0m/s.在樞紐布置圖上量得吹程D=575 m采用官廳水庫公式：= (2-2)故L m=4.75 m，L m為平均波高由 (2-3)得Tm=1.74s又由 (

17、2-4)得hm=0.154 m 所以=0.154/（239-125）=1.3510-3，查表（2-12）得hm/ H=2.4，所以h1=2.40.154=0.370 mh z= =3.140.3702/4.75=0.090 m (2-5)hc-查水工建筑物（上）河海大學(xué)出版社 P53表2-8基本組合：hc=0.7m，特殊組合hc=0.5m 設(shè)計洪水位+h設(shè)=239+0.372+0.09+0.=240.35 壩頂高程=Hmax校核水位+h校=240.8+0.372+0.09+0.5=242.13取壩頂高程為242.20m 查壩軸線工程地質(zhì)剖面圖，得出可利用基巖最低點高程115.0m，由此知大壩實

18、際高度為242.20-115.0=127.20m擋水建筑物.1基本剖面由于電站形式為引水式，故壩上右側(cè)無有壓進水口，上游壩坡坡度不受限制，同時用應(yīng)力條件和穩(wěn)定條件公式確定壩底的最小寬度，如（如圖2-1）所示： （圖2-1） B/H= (2-6) 聯(lián)立 B= (2-7) B壩底寬度;H實際壩高（基本剖面H=239.0-115.0=124.0m）;壩體材料容重，；水的容重，；揚壓力折減系數(shù),按規(guī)范壩基面取0.25；k基本組合安全系數(shù);計算得：入=0 ，B=94.66mn=00.2,下游坡m=0.60.85,壩頂寬約為壩高的0.70.9，故取n=0.1，m=0.763 B/H滿足要求，此時 B=98

19、.61m詳見（圖2-2） （圖2-2）.2實用剖面壩頂寬度=8%10%H=10m，灌漿廊道距壩底6m，廊道寬高=3 m4m2.3穩(wěn)定及應(yīng)力本設(shè)計采用定值安全系數(shù)法進行抗滑穩(wěn)定分析，采用材料力學(xué)法進行應(yīng)力分析?；炷林亓渭皦紊辖Y(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)水工建筑物的級別，采用不同的水工建筑物結(jié)構(gòu)安全級別，見下表。 表2-1水工建筑物結(jié)構(gòu)安全級別按照承載能力極限狀態(tài)作用基本組合設(shè)計時應(yīng)考慮的基本作用一般包括：1.壩體及其上永久設(shè)備自重2.靜水壓力3.相應(yīng)正常蓄水位或防洪高水位時的揚壓力4.淤沙壓力5.相應(yīng)正常蓄水位或防洪高水位的重現(xiàn)期50年一遇風(fēng)速引起的浪壓力6.冰壓力（與浪壓力不并列）7.相應(yīng)于防洪高水

20、位時的動水壓力偶然作用一般包括：8.校核洪水位時的上下游靜水壓力9相應(yīng)于校核洪水位時的揚壓力10.相應(yīng)于校核洪水位時的浪壓力11.相應(yīng)于校核洪水位時的動水壓力1.地震作用基本組合1:正常蓄水位情況，作用包括1，2，3，4，5基本組合2:防洪高水位情況，作用包括1，2，3，4，5，7偶然組合1:校核洪水位情況，作用包括1，4，8，9，10，11偶然組合2:地震情況，作用包括1，2，3，4，5，12抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：k=作用于滑動面以上的力在鉛直方向投影的代數(shù)和作用于滑動面以上的力在水平方向投影的代數(shù)和U -作用于滑動面上的揚壓力f -滑動面上的抗剪摩擦系數(shù)K -抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)表4-2 抗滑穩(wěn)定

21、安全系數(shù)K荷載組合1級壩2級壩3級壩基本組合1.101.051.05特殊組合11.051.001.00特殊組合21.001.001.00假定任一水平截面上的垂直應(yīng)力呈直線分布，采用材料力學(xué)偏心受壓公式計算。 作用于計算截面以上全部荷載的鉛直分力總和作用于計算截面以上全部荷載對截面形心的力矩總和B - - 計算截面沿上下游方向的寬度設(shè)計洪水位 計算簡圖2.3.1.1壩底斷面自重GG1=0.523.5401=1880KN 方向鉛直向下力臂b1=46.64 m 力矩M1= G1b1=188046.64=87683 KNm 方向逆時針G2=10127.2123.5=29892 KN方向鉛直向下力臂b2

22、=40.13 m力矩M2= G2b2=2989240.13=1204946.52 KNm 方向逆時針G3=0.59.81【（98.61-14）（98.61-14）/0.763】=11024.45 KN 方向鉛直向下力臂b3=7.10 m力矩M3= G3b3=782735.60 KNm 方向逆時針b 水平靜水壓力PP1=0.59.81(98.61-14)2/0.763=75419.28KN 方向水平向右力臂b1=41.33 m 力矩M1= P1b1=75419.28KN 41.33 m= 3117078.84 KNm 方向順時針P2=0.59.81（132.4-115）=1485.04 KN 方

23、向水平向右力臂b2=5.80 m力矩 M2= P2b2=1485.04 KN5.80 m=8613.23 KNm 方向順時針c可利用水重WW1=49.81（239-155）=3296.16 KN 方向鉛直向下力臂b1=47.31 m力矩M1= W1 b1=3296.16 KN47.31 m=155941.33KNm方向逆時針W2=0.59.8(155-115)=784.80 KN 方向鉛直向下力臂b2=47.98 m力矩M2= W2 b2=39224.30 KNm方向逆時針W3=0.59.81(132.4-115)2/0.763=1946.31 KN方向鉛直向下力臂b3=41.20 m力矩M3

24、= W3b3=81180.59 KNm 方向順時針d.揚壓力U U1 =98.61(132.4-115)9.81=16832.4 KN 方向鉛直向上力臂b1=0力矩M1=0U2 =0.20（127.2-17.4）(98.61-11) 9.810.5=9436.81KN方向鉛直向上力臂b2=9.10 m力矩M2= U2 b2=85874.93 KNm 方向順時針U3=0.29.8111(127.2-17.4)=2369.70 KN 方向鉛直向上力臂b3=43.81 m力矩M3= U3b3=103816.71 KN 方向鉛直向上U4=4739.41 力臂b4=45.64 m力矩M4=216306.

25、67 KNm 方向順時針浮托力系數(shù)1.0，滲透力系數(shù)1.1，靜水壓力系數(shù)1.0，水工建筑物安全級別為級，故結(jié)構(gòu)重要系數(shù)0為1.1=-1502284.95KNm =124312.17 KN =（75419.28-1485.04）KN=333.68 KN/ m2=2187.6 KN/ m2所以滿足應(yīng)力要求！K= =1.141.1 滿足抗滑穩(wěn)定要求！2.3.1.2折坡面校核折坡面計算簡圖a.自重G G1=1023.5(242.2-155) =20492 KN 方向鉛直向下力臂b1=27.046m 力矩M1=554226.632 KNm 方向逆時針G2=0.523.554.0922/0.763 =45

26、058.78KN 方向鉛直向下力臂b2=4.015m 力矩M2=180926.021KNm 方向逆時針b水平靜水壓力PP=0.59.81(242.2-155)2=37296.021KN 方向水平向右力臂b=28 m 力矩M= Pb=1044311.38 KNm 方向順時針C揚壓力UU1 =64.09217.49.81=10940.12 KN 方向鉛直向上力臂b1=0力矩M1=0U2 =3730.344KN方向鉛直向上力臂b2=6.018 m力矩M2= U2 b2=22449.21 KNm 方向順時針U3=914.684KN 方向鉛直向上力臂b3=28.564 m力矩M3= 26110.57 K

27、Nm 方向順時針U4=1829.369 KN力臂b4=29.713 m力矩M4=5435.431 KNm 方向順時針M=-422365.459KNmW-U=52237.706 KN=198.18 KN/ m2=1431.97 KN/ m2折坡面足應(yīng)力要求校核洪水位 計算簡圖a重G (同設(shè)計水位)b水平靜水壓力PP1=77624.78 KN 方向水平向右力臂b1=41.93 m矩M1= 3254807.03 KNm 方向順時針P2=2246.294 KN 方向水平向右力臂b2=7.13 m力矩 M2=16023.564 KNm 方向順時針c.可利用水重WW1=3366.92 KN方向鉛直向下力臂

28、b1=47.31 m力矩M1= 159282.93 KNm方向逆時針W2=784.8 KN方向鉛直向下力臂b2=47.98 m力矩M2= 39224.30 KNm方向逆時針W3=5141.7656 KN方向鉛直向下力臂b3=43.867 m力矩M3= 22555.22 KNm方向順時針d.揚壓力U U1 =20701.592 KN 方向鉛直向上力臂b1=0力矩M1=0U2 =8358.2 KN 方向鉛直向上力臂b2=9.10 m力矩M2= 76059.64 KNm 方向順時針U3=2253.16 KN 方向鉛直向上力臂b3=43.81 m力矩M3= 98710.975 KN 方向鉛直向上U4=

29、4506.322 KN 方向鉛直向上B4=45.64m力矩M4=205668.52 KNm方向順時針=-1175791.184KNm=96881.950 KN=64071.713 KN= =256.974 KN/ m2=1707.980 KN/ m2所以滿足應(yīng)力要求！K= =1.0280.95，所以滿足抗滑穩(wěn)定要求！2.4泄水建筑物2.4.1堰頂高程已知設(shè)計洪水位為239.0 m時，對應(yīng)的下泄流量為4800m3 / s,由于壩基巖較好，取校核狀況下的單寬流量q=70m3 / sm，校核時發(fā)電用水流量Q0=180 m3 / s ,則通過溢流前緣的流量Q為： (2-8)Q 過溢流前緣的泄流量（m3

30、 / s）;Q s通過樞紐下泄的總流量（m3 / s）;Q0通過泄水孔，水電站發(fā)電，及其其它建筑物下泄的流量（m3 / s）;取1.0計算;Q=4800-1.0180=4620 m3 / s故溢流前緣凈寬L0=Q/ q=4620/70=66 m，取5孔，每孔凈寬b=14 m，閘墩厚度取d=2.0m，則溢流前緣總寬L= L0+（n-1）d=70+2（5-1）=78 m計算堰上水頭 （校核狀況Q下） (2-9)其中：淹沒系數(shù)，取1.0計算；側(cè)收縮系數(shù)，=0.90到0.95之間，取0.90計算；m流量系數(shù)，設(shè)計水頭下取m=0.5計算；B0溢流前緣凈寬，（m）則=【702/（1.020.920.522

31、9.81）】1/3=10.34 m所以堰頂高程為239.0-10.34=228.66 m，239.00-228.66+閘門安全超高（1到2 m）=11.44 m，取閘門高為12.00 m.2.4.2溢流壩實用剖面設(shè)計設(shè)計堰上水頭Hd=11.50 m.本次設(shè)計溢流面采用WES曲線，已知WES曲線方程為xn=KHdn-1yHd定型設(shè)計水頭Kn 與上游壩面坡度有關(guān)的系數(shù)和指數(shù)（查手冊知k=2.0, n=1.85）L1: x1.85=2H d 0.85 y (2-10)L2: (2-11)L3: (2-12)把L1 定在原點O（即從溢流壩頂開始作WES曲線，分別對曲線L1L2 關(guān)于x求導(dǎo)得：L1：y=

32、0.0631.85 x0.85 (2-15)L2: y=1/0.763 (2-16)由于兩直線扎起A點相切，故有：0.0631.85 x0.85=1/0.763，解得：x=17.24，y=12.22AD=12.22 m，CA=7.92 m上游反弧段為三段圓弧：R1=0.5 Hd=0.511.50=5.75 m,.a=2.01 mR2=0.2 Hd=0.211.50=2.30 m，b=0.282 Hd=3.24 m考慮到倒懸部分不容易安裝模板，施工也不方便，故把反弧段向下游平移。如下圖所示下游反弧段設(shè)計 (2-17)其中：To 總有效水頭（m）;h c o臨界水深（m）; 流速系數(shù)；To=240

33、.8-136.4=104.4 m試算得：h c o=1.60 m，反弧段半徑R=（6-10）h c o=(9.6-16) m,取R=16 m，校核情況下游尾水位為136.4 m，從安全角度考慮，如果下游水淹沒壩頂，水流的挑射將受到影響，故挑流坎坎頂應(yīng)高于下游最高尾水位1-2 m，取1 m，則坎頂高程為137.4 m，挑射角一般取150-300，為較好的挑射水流，采用較大挑射角，本設(shè)計采用=300，作圖后可知，反弧段與直線相切點高程為141.55 m，反弧段最低點高程為135.26 m，AB=12.72 m，GF=20.72 m,GE=20.25 m,EF=0.47 m.故溢流壩壩段壩底寬度為1

34、02.35 m。2.4.3應(yīng)力及穩(wěn)定2.4.3.1設(shè)計洪水位a 自重自重GG=147535.10 KN方向鉛直向下力臂b=14.55 m力矩M= 2146664.81 KNm 方向逆時針b揚壓力UU1 =17470.53 KN方向鉛直向上力臂b1=0力矩M1=0U2 =7993.60 KN 方向鉛直向上力臂b2=9.72 m力矩M2=77697.79 KNm 方向順時針U3=1925.11 KN 方向鉛直向上力臂b3=45.68 m力矩M3= 87939.02 KNm 方向順時針U4=3850.23 KN 方向鉛直向上力臂b4=47.51 m力矩M4=182924.43 KNm 方向順時針c水

35、平靜水壓力PP1=11529.15 KN 方向水平向右力臂b1=56.83 m力矩M1=655201.59 KNm 方向順時針P2=63365.71 KN 方向水平向右力臂b2=37.89 m力矩M2=2400926.75 KNm 方向順時針P3=14850.38 KN 方向水平向左力臂b3=5.8 m力矩M3=86132.20 KNm 方向逆時針d 利用水重WW1=2890.42 KN 方向鉛直向下力臂b1=49.18 m力矩M1= 142150.86 KNm方向逆時針W2=784.8 KN 方向鉛直向下力臂b2=48.51 m力矩M2= 38070.65 KNm 方向逆時針=-102652

36、7.184 KNm=118595.956 KN=60044.48 KN=507.77 KN/ m2=1859.956 KN/ m2滿足應(yīng)力要求！K= =1.343091.1，滿足抗滑穩(wěn)定要求！2.4.3.2校核洪水位a 自重G同設(shè)計情況下）b揚壓力UU1 =21486.74 KN方向鉛直向上力臂b1=0力矩M1=0U2 =7796.45 KN方向鉛直向上力臂b2=9.72 m力矩M2=75781.49 KNm 方向順時針U3=1877.63 KN 方向鉛直向上力臂b3=45.68 m力矩M3= 85770.14 KNm 方向順時針U4=3755.27 KN 方向鉛直向上力臂b4=47.51 m

37、力矩M4=178412.88 KNm 方向順時針c水平靜水壓力PP1=13536.16 KN 方向水平向右力臂b1=56.83 m力矩M1=769259.97 KNm 方向順時針P2=63365.71 KN 方向水平向右力臂b2=37.89 m力矩M2=2400926.75 KNm 方向順時針P3=22462.94 KN 方向水平向左力臂b3=7.13 m力矩M3=160160.748 KNm 方向逆時針d 利用水重WW1=2890.42 KN 方向鉛直向下力臂b1=49.18 m力矩M1= 142150.86 KNm方向逆時針W2=784.8 KN 方向鉛直向下力臂b2=48.51 m力矩M

38、2= 38070.65 KNm 方向逆時針 M=-1057100.613 KNmW-U=114989.295 KNP=54438.93 KN=518.02 KN/ m2=1728.96 KN/ m2所以滿足應(yīng)力要求！K= =1.4363381.05所以滿足抗滑穩(wěn)定要求！2.5壩內(nèi)構(gòu)造2.5.1壩頂結(jié)構(gòu)2.5.1.1非溢流壩壩頂寬10m，兩邊設(shè)1.0m的欄桿，路面中間高，兩邊低，呈圓拱狀，以便于排水，道路兩旁設(shè)排水管，具體布置見大圖。2.5.1.2溢流壩溢流壩段壩上布置門機軌道，溢流堰上設(shè)置兩個閘門，上游側(cè)事故檢修閘門，堰頂布置工作閘門。閘墩寬度2，故溢流壩段總長78m。2.5.2壩體分縫2.5

39、.2.1給縫溢流壩段和非溢流壩段縱縫間距均為20m，具體位置見正圖2.5.3壩內(nèi)廊道沿灌漿廊道向上，間隔30m布置一層廊道，共分四層，每層縱向廊道布置向下游延伸的橫向廊道，并在下游再布置一條縱向貫穿廊道作為連接。非溢流壩段除底層廊道橫向不貫穿至下游外，其余橫向廊道均貫穿，非溢流壩段橫向廊道連接兩排縱向廊道。除灌漿廊道外，其余廊道尺寸寬2m，高2.5m，由于上游壩面由上至下均傾斜，故第一層廊道上下并非垂直布置，而是向下游傾斜，這使得排水管亦傾斜布置，但角度不大，在允許的范圍內(nèi)。2.6地基處理由于壩址處巖基抗?jié)B性較好，故防滲帷幕灌漿處理比較簡單。左岸有斷層破碎帶貫穿整個山坡，故需進行灌槳加固處理，

40、除適當(dāng)國深表層砼塞外，仍需在較深的部位開挖若干斜并和平洞，然后用砼回填密實，形成由砼斜塞和水平塞所組成的剛性支架，用以封閉該范圍內(nèi)的破碎填充物，限制其擠壓變形，減小地下水對破碎帶的有害作用。河床段及右岸靠近河床段了裂隙，采用砼梁和砼拱進行加固，具體分法是將軟弱帶挖至一定深度后，回填砼以提高地基局部地區(qū)的承載力。2.7溢流壩消能防沖采用挑流消能挑流鼻坎出流斷面式挑流水力計算的依據(jù)，單寬流量q=70m3/ s時該斷面平均水深hc和平均流速Vc 為： (2-17) (2-18 (2-19)其中Zc-上游水位到坎頂?shù)母叨龋╩）；L-泄流邊界的長度（m）；Ks-水流邊界絕對粗糙度（混凝土Ks=0.000

41、61）；g-重力加速度Zc=239.0-132.4=101.6 mL3.24+(228.66-141.55)/ S i n+21682.656/360=135.88 m將已知L=135.88 m Zc=101.6 m Ks=0.00061 代入式得：=0.805Vc=0.805（29.81101.6）0.5=35.94m/ shc =q/ Vc =70/35.94=1.95 m挑距 =116.95 m挑流沖刷坑深度T的估算 (2-20)其中q-單寬流量q=70m3/ s；Z-上下游水位差Z=240.8-136.4=104.4 m；K- 1.21.5，取1.5計算T=1.5701/2104.41

42、/4=40.12m下游水深t=136.4-115=21.4 m則ts=T-t=40.12-21.4=18.72 m=6.255故消能防沖設(shè)計合理！由于下游基巖較好，而且水流沿河道平順，因此抗沖刷措施比較簡單，只需在溢流壩與非溢流壩交界處設(shè)置2 m寬的導(dǎo)墻，下游坡做簡單防浪措施即可。第三章 水能規(guī)劃3.1特征水頭的選擇Nf=N tf=9.81QHtf 3-1)Nf發(fā)電機出力NT水輪機出力f發(fā)電機效率取97t水輪機效率Nf9.81Q(總 (3-2)h上下游水頭差Nf9.81Q（hh）總8.492HQ (2-22)校核洪水位240.8m 3臺機組滿發(fā)時，Hmin=123.90 m；1臺滿發(fā)，另外2臺

43、停機時，Hmax=114.07 m設(shè)計洪水位239.0 m ， 3臺機組滿發(fā)時，Hmin=111.64 m；1臺滿發(fā)，另外2臺停機時，Hmax=112.33 m；設(shè)計蓄水位232.2 m 3臺機組滿發(fā)時，Hmin=105.25 m；1臺滿發(fā)，另外2臺停機時，Hmax=105.97 m；設(shè)計低水位192.0m，3臺機組滿發(fā)時，Hmin=65.46 m；1臺滿發(fā)，另外2臺停機時，Hmax=66.45 m；綜合上述，Hmax=114.07 m Hmin=65.46 m 其中取Hav =0.5（Hmax + Hmin）=0.5（114.07 m+65.46 m）=89.77 m 對于引水式電站Hav

44、= Hr =89.77 m3.2水輪機選型比較根據(jù)水頭工作范圍和設(shè)計水頭查資料選擇水輪機型是為HL200 或HL180HL200方案1.轉(zhuǎn)輪直徑D1查表水電站3-6得限制工況下單位流量QiM=950L/S=1.15m3/S效率m89.4，由此初步假定原型水輪機在此工況下的單位流量Qi Qin=0.95m3/S,效率90.7, 水輪機額定力Nr=6.0104 KW97, 設(shè)計水頭Hr=Hav=90.84 m=2.93m (3-3)取之相近而偏大的標(biāo)稱直徑D13.0m2轉(zhuǎn)速n計算HL200最優(yōu)工況下Mmax=90.7%,模型轉(zhuǎn)輪直徑D1M=0.46m，單位轉(zhuǎn)速n110m=68.0prm，水輪機轉(zhuǎn)速

45、n：=214.7 prm，選擇與之相近的同步轉(zhuǎn)速n=214.3 prm，磁極對數(shù)P=14.3效率及單位參數(shù)修正HL200型水輪機在在最優(yōu)工況下的模型最高效率Mmax=90.7%，模型轉(zhuǎn)輪直徑D1 m=0.46m，max= =92.3%，則效率修正系數(shù)為=92.3%-90.7%=1.6%?？紤]到原型與模型在制造工藝質(zhì)量上的差異，常在中減去一個修正值，現(xiàn)取=0.6%，則可得效率修正值=1%，由此可得原型水輪機在最優(yōu)工況和限制工況下的效率為：max=Mmax+=90.7%+1.0%=91.7%=M+=89.4+1.0%=90.4%（與上述假設(shè)相同）n= 則=1.44%3.0%按規(guī)定，單位轉(zhuǎn)速可不加修

46、正，同時，流量也不加修正，故D1=3.0 m. n=214.3 prm 4、工作范圍檢驗在Hr,Nr條件下, Q11max=Nr/（9.81 D12Hr1.5）=0.908 m3/ s0.950 m3/ s則水輪機的最大引用流量Qmax= Q11max D12 Hr0.5=77.43 m3/ s與特征水頭Hmax Hmin Hr相對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為n111 min= =60.195 prmn111max= =79.46 prmn111r= =67.85 prm在HL200型水輪機模型綜合特性曲線上分別繪出Q11max=0.908 3/ s，n111max=79.46 prm，n111 min=6

47、0.195 prm 3條直線所圍成的水輪機工作范圍基本上包括了該特性曲線的高效率區(qū)，因此，所選HL200型水輪機D1=3.0m，n=214.3 prm是合理的！5、吸出高度Hs計算 由水輪機設(shè)計工況參數(shù)n111r= 67.85 prm，Q11max=0.908 m3/ s查表3-6（水電站教材）得HL200的氣蝕系數(shù)為m=0.088，查得氣蝕修正系數(shù)m=0.02, 取多年平均尾水位123.4m, 計算得Hs=0.168 m-4.0 m 吸出高度滿足要求HL180方案1、轉(zhuǎn)輪直徑D1查表水電站得限制工況下單位流量QiM=860L/S=0.86m/s模型效率m89.5%,初步假定92%,取與之相近

48、且偏在標(biāo)稱直徑D13.3m2、轉(zhuǎn)速n計算最優(yōu)工況下n10M67.or/min, 假定n10n10M=212.84 prm,取與之相近且偏大的同步轉(zhuǎn)速n214.3prm 3、效率修正及單位參數(shù)修正max=Mmax+=92.0%+2.5%=94.5%=M+=889.5+2.5%=92.0%（與上述假設(shè)相同）n= 則=2.7%3.0%按規(guī)定，單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時，流量也不加修正，故D1=3.3 m, n=214.3 prm4、工作范圍檢驗n111max= =87.416 prmn111r= =76.44 prm5、吸出之度Hs確定0.62m-4.0 m 故吸出高度滿足要求！方案比較方案參數(shù)對照表

49、：（31）1010Mmax1max106/97%106/97%比較之后選擇機型HL180水輪機安裝高程ZsHS33 (3-4)其中ZS 水輪機安裝市程；設(shè)計水尾位；bo 導(dǎo)葉高度；Hs 吸出高度；求得ZS124.35m3.3蝸殼尺寸計算水輪機直徑D1=3.3m，壓力鋼管各分管直徑D11=D12=D13=4.27 m，由于設(shè)計水頭Hr=89.77 m40 m,混凝土結(jié)構(gòu)不能承受過大的內(nèi)水壓力，采用金屬蝸殼，座環(huán)內(nèi)徑Db=4400 mm Da= 5200mm，導(dǎo)葉高度b0=660 mm，查得蝸殼進口斷面平均流速為7.4m/s。HL180型水輪機最大引用流量為Qmax= 76.35 m3/sQ i=

50、Qmaxi/360 Ra = Da/2=2600 mm Rb=Db/2=2200 mm表3-2 渦殼計算表格從蝸殼鼻端至斷面i的包角（）斷面半徑（m）斷面中心距(m)斷面外半徑(m)3452.0644.6646.7283001.9254.5256.4502551.7754.3756.1502101.6114.2115.8221651.4284.0285.4561201.2183.8185.036750.9633.5634.526300.6093.2093.8183.4尾水管尺寸計算HL180，D3=1.06D1, D1D3，采用標(biāo)準(zhǔn)混凝土肘管,尺寸如下：=2.6，h=3.32.6=8.56m；=4.5，L=3.34.5=14.85m；=2.72, B5=3.32.72=8.976m；=1.35, D4=3.31.36=4.455m；=1.35, h 4=3.31.35=4.455m；=0.675, h 6=3.30.675=2.228m；=1.82，L1=3.31.82=6.006m;=1.2